力的合成与分解-PPT

力的合成与分解基本概念•1、合力和分力：一个力如果他产生的效果和几个力产生的效果相同，这个力就叫做这几个力的合力•2、力的合成和分解：求几个力的合力叫做力的合成，求一个力的分力叫力的分解•3、共点力：物体同时受几个力的作用时，如果几个力都作用在物体的同一点，或者他们的作用线交与同一点，这几个力叫做共点力(1)如果用表示两个共点力F1和F2的有向线段为邻边作平行四边形，那么，合力F的大小和方向都可以用这两个邻边之间的对角线表示出来，这就叫做力的平行四边形定则(2)平行四边形定则也是其它矢量合成的普遍法则.一、力的合成一.同一条直线上的矢量运算1.选择一个正方向2.已知量的方向与正方向相同时为正值，相反时为负值3.未知量求出是正值，则其方向与正方向相同，求出是负值，则其方向与正方向相反。二.互成角度的两力的合成——平行四边形定则F2F1F合三角形法F2F1F合1.两力合力的大小的计算公式cos2212221FFFFF合力的合成是唯一的，两力的大小一定时，合力随两力的夹角θ的增大而减小。2.两力合力的大小的范围——│F1-F2│≤F合≤F1+F23.两力垂直时的合力2221FFF合4.三力合力的计算，现将两个力按照平行四边形法则合成，在用合力与第三个力合成2.多个力的合力.F2F1FF12F3O二、力的分解1力的分解是合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则2分解方法：已知合力F———对角线所求分力F1F2———与F共点的两条临边3分解原则：根据力的作用效果进行分解三.力的分解——力的合成的逆运算1.力的分解不是唯一的，一般按照力的作用效果分解或按照解题的实际需要分解。2.合力可能大于分力，也可能等于分力，还可能小于分力3.力的分解有确定解的情况：a.已知合力（包括大小和方向）及两分力的方向，求两分力的大小b.已知合力及两分力的大小，求两分力的方向c.已知合力及一个分力的大小和方向，求另一分力的大小和方向d.已知合力、一个分力的大小及另一分力的方向求另一分力的大小——可能一解、两解或无解G2G1G1G2•根据已知力产生的实际作用效果确定两个分力方向，然后应用平行四边形定则分解，这是一种很重要的方法。FF1F2FGGGFabF例1、若三个力的大小分别是5N、7N和14N，它们的合力最大是N，最小是N.若三个力的大小分别是5N、7N和10N，它们的合力最大是N，最小是N.262220例2、两个共点力的合力为F，如果它们之间的夹角θ固定不变，使其中的一个力增大，则（）A.合力F一定增大B.合力F的大小可能不变C.合力F可能增大，也可能减小D.当0°＜θ＜90°时，合力一定减小解：当两力的夹角为钝角时，如左图示(中图为三角形法）当两力的夹角为锐角时，如右图示BC例3、如图示，物体静止在光滑的水平面上，水平力F作用于O点，现要使物体在水平面上沿OO′方向作加速运动,必须在F和OO′所决定的水平面内再加一个力,那么F′的最小值应为()A.FcosθB.FsinθC.FtanθD.FcotθθOO′F解:合力沿OO′方向,另一个力F′的最小值应该跟OO′垂直,如图示,选B.F′B30°θF例4、用轻绳把一个小球悬挂在O点，用力拉小球使轻绳偏离竖直方向30°，小球处于静止状态，力F与竖直方向成角θ，如图示，若要使拉力F取最小值，则角θ应是（）A.30°B.60°C.90°D.0°解：小球受到三个力作用处于平衡，GT由平衡条件F与T的合力跟G等值反向要使F最小，F应该绳垂直，如图示，∴θ=60°B30°θF例4、用轻绳把一个小球悬挂在O点，用力拉小球使轻绳偏离竖直方向30°，小球处于静止状态，力F与竖直方向成角θ，如图示，若要使拉力F取最小值，则角θ应是（）A.30°B.60°C.90°D.0°解：小球受到三个力作用处于平衡，GT由平衡条件F与T的合力跟G等值反向要使F最小，F应该绳垂直，如图示，∴θ=60°Bθ/radF/N0π/2π3π/2102例5、在“验证力的平行四边形定则”的实验中，得到如图示的合力F与两个分力的夹角θ的关系图，求此合力的变化范围是多少？解：由图象得θ=π/2时F=10N，θ=π时F=2N∴F2=F12+F22=102F1-F2=±2解得F1=6NF2=8NF1=8NF2=6N∴合力的变化范围是2N≤F≤14N例6、有5个力作用于一点O，这5个力构成一个正六边形的两个邻边和3条对角线，如图示，设F3=10N，则这5个力的合力为多少？F5F4F3F2F1解：若用正交分解法解，则比较麻烦。F1与F4的合力恰好等于F3F2与F5的合力恰好等于F3所以，这5个力的合力为3F3=30N例7、如图示，为曲柄压榨结构示意图，A处作用一水平力F，OB是竖直线，若杆和活塞的重力不计，两杆AO与AB的长度相同，当OB的尺寸为200cm、A到OB的距离为10cm时，货物M所受的压力为多少？MFOBA解：作用在A点的力F的效果是对AO、AB杆产生压力，将F沿AO、AB方向分解为F1、F2如图示：αFF1F20.5F/F1=cosαF1=F2=F/2cosα将F2沿水平、竖直方向分解为F3、N，如图示αNF3F2N=F2sinα=F/2cosα×sinα=1/2×F×tanα=5F